Urologie

Methode entwickelt für die Eindämmung von Wachstum von Kristallen, die Nierensteine ​​bilden

Forscher haben eine Methode zur Eindämmung des Wachstums von Kristallen, die Cystin-Nierensteine ​​bilden, entwickelt. Ihre Ergebnisse, die in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Science erscheinen, könnten einen Weg zu einer neuen Methode zur Prävention von Nierensteinen bieten.
Die Studie wurde von Forschern des Department of Chemistry der New York University und ihres Molecular Design Institute, der NYU School of Medicine und des Medical College of Wisconsin durchgeführt.
Nierensteine, die aus L-Cystin bestehen, betreffen mindestens 20.000 Individuen in den Vereinigten Staaten. Diese Zahl ist wesentlich kleiner als die 10 Prozent der Amerikaner, die von Kalziumoxalat-Monohydrat (COM) Steinen betroffen sind. L-Cystin-Steine ​​sind jedoch größer, treten häufiger auf und verursachen häufiger eine chronische Nierenerkrankung. Gegenwärtige Behandlungen für diese Krankheit sind etwas effektiv, aber führen häufig zu nachteiligen Nebenwirkungen.
Die Bildung von L-Cystinsteinen ist eine Folge von übermäßigem L-Cystinspiegel im Urin. L-Cystin formt sich zu Kristallen, die sich zu Steinen verbinden und einen Durchmesser von bis zu einem Zentimeter erreichen.
Gegenwärtige Behandlungen zur Vorbeugung von L-Cystinstein, wie Verdünnung durch hohe Flüssigkeitsaufnahme, können die Steinbildung unterdrücken, aber möglicherweise nicht vollständig verhindern. Einige Medikamente können mit L-Cystin reagieren, um löslichere Verbindungen zu erzeugen, aber diese Medikamente können Nebenwirkungen wie Übelkeit, Fieber, Müdigkeit, Hautallergien und Überempfindlichkeit verursachen.
Angesichts der Einschränkungen der gegenwärtigen Behandlungen versuchten die Forscher, die Bildung und das Wachstum von L-Cystinkristallen einzudämmen.
Unter Verwendung der Rasterkraftmikroskopie (AFM), die die Beobachtung von Objekten im Nanometerbereich ermöglicht, fanden die Forscher heraus, dass L-Cystinkristalle durch die kontinuierliche Anheftung von L-Cystinmolekülen an die Kanten von sechseckigen Hügeln auf dem Kristall wachsen Oberfläche. Dieser Prozess führt zu spiralförmigen Wachstumsmustern.
Da die Forscher wussten, wie diese Kristalle wuchsen, konnten sie einen chemischen Wirkstoff auswählen, um diesen Prozess zu verhindern. Das Kristallwachstum kann durch die Verwendung von maßgeschneiderten Wachstumsinhibitoren verändert werden. Diese Inhibitoren reduzieren die Kristallisationsgeschwindigkeiten durch Bindung an Kristalloberflächen in einer Weise, die die Zugabe von Kristallmolekülen zu der Oberfläche verhindert, die für ihre normale Bildung notwendig ist.
In der Science-Studie verwendeten die Forscher einen synthetischen Wirkstoff, L-CDME, der in seinem Zentrum strukturell identisch mit L-Cystin ist, aber an den Enden mit verschiedenen molekularen "Blockierungs" -Gruppen ausgestattet ist, um die Anheftung von L-Cystin zu verhindern Moleküle zur Kristalloberfläche.
Unter Verwendung von AFM zur Beobachtung des Kristallwachstums und der Wirkung dieses Designerinhibitors fanden die Forscher von NYU heraus, dass L-CDME das Wachstum der L-Cystinkristalle durch Bindung an L-Cystinmoleküle blockiert, die von den Kanten der hexagonalen Hügel ausgehen. Folglich blockierten die Blockierungsgruppen die Annäherung zusätzlicher L-Cystinmoleküle an diese Kanten. Die Forscher fanden ähnliche Erfolge mit der Einführung eines weiteren synthetischen Mittels, L-CME. Ihre Ergebnisse wurden durch parallele Messungen der Kristallausbeuten unter den gleichen Bedingungen bestätigt.
"Dies könnte zu einem neuen Ansatz zur Verhinderung von Cystinsteinen führen, einfach indem die Kristallisation gestoppt wird", erklärte Michael Ward, der korrespondierende Autor der Studie und Vorsitzender des Department of Chemistry der NYU. "Darüber hinaus sind diese Ergebnisse ein Beispiel für die bedeutenden Fortschritte, die durch die Zusammenarbeit zwischen Forschern in den Naturwissenschaften und in der Medizin erzielt werden können."
Zu den weiteren Co-Autoren der Studie gehören: Jeffrey D. Rimer, ein ehemaliger Postdoktorand am New Yorker Department of Chemistry und jetzt Assistant Professor an der University of Houston; Zhihua An, Postdoktorandin am Department of Chemistry der NYU; Zina Zhu, Doktorandin am Department of Chemistry der NYU; Michael Lee, ein ehemaliger Student der NYU Chemie, schrieb sich jetzt an der NYU Medical School ein; David Goldfarb, Professor an der NYU School of Medicine; und Jeffrey A. Wesson, ein außerordentlicher Professor am Medical College of Wisconsin.
Quelle: New York Universität

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